传统应用之外，开启那些超越想象的雷达应用创新

对普通群众而言，雷达这项诞生于上世纪三四十年代的科技，大概是最具科技神秘感的一个词汇，大部分在各种军事主题报道中听到、看到，或者在天气预报中时有耳闻。其实雷达一直广泛用于民用应用，从执法部门实施的汽车系统和速度监控到空中交通管制、天气和海上监控。尤其是在汽车先进驾驶辅助系统中越来越应用广泛后，雷达技术变得不再那么神秘，从倒车辅助到行车辅助功能，已经成为高端车甚至中低端汽车的普遍配置。

走出传统应用，雷达的世界很精彩

雷达的原理是发射一个利用特定类型波形调制的电磁信号(调制取决于应用要求)，然后通过其路径中的物体反射，雷达接收机处理这些反射波以确定物体的范围、角度或速度，距离可通过测量发射与接收之间的时间差来确定；角度（或相对方位）可通过测量信号到达角(AOA)来确定（通常利用高指向性天线）；如果雷达与目标之间的相对速度有一个径向分量，可通过载波的多普勒偏移确定该分量。

传统的那些“高大上”的大型雷达应用系统

例如海上雷达可测量船舶方位和距离以防碰撞并进行船舶导航，在港口或海湾处，船舶交通服务雷达系统用于监控和调节繁忙水域中的船舶运动，配合飞机应答机系统一起使用的类似民用空中交通管制雷达确定相似特性，以确保飞机之间保持安全距离并协调飞行路径，等等。远程监控雷达，如空中交通管制、天气和海上雷达，除了需要高可靠性之外，还需要长距离能力以及良好的分辨率。凭借更大的距离和分辨率，可使得雷达在更远的距离处检测较小物体。

直到最近几年前，毫米波雷达传感器仍在使用尺寸庞大、复杂且构建成本高昂的分立组件来实现，这限制了其在工业及更广大的消费电子市场的广泛采用。现在，包括ADI公司在内的射频微波技术企业努力拓展24GHz固态雷达技术解决方案，希望提供出色的性能和高集成度，可实现小尺寸、低成本和易用性，适用于物体检测、跟踪、安全控制和防撞警告系统等应用。这些技术进步包括新型天线与制造工程技术的进步提升了雷达全面的性能并大大降低成本，例如雷达系统从硅和GaAs迁移到氮化镓(GaN)，像ADI的HMC GaN功率放大器高达25W，完全覆盖L到Ku波段；雷达用紧凑、高效噪声放大器技术、高功率宽带放大器，如HMC高达8 kW固态宽带功率放大器X-波段(8-11 GHz)。而模块化设计方案还能支撑快速应用新的数字处理与计算技术。

雷达技术的最新突破，结合军事和商业应用的小型化、经济型、高精度雷达需求，带来了雷达技术与应用的创新热潮。许多即将来临的技术增长领域，如无人驾驶汽车、无人机和各种商用/民事应用，都取决于固态雷达和一些新的制造工艺与设计方法，先进数字信号处理、灵活射频收发器和尖端天线技术的广泛应用正在加速这种改变。

从血压监测到心率监测，雷达创新医疗保健应用

近年来，随着雷达的低成本、小型化、低技术门槛的发展，这种传感技术中的明星技术在应用中扮演着越来越重要的角色，有些应用已经超越一般人对雷达技术的想象，例如建筑与智能家居（物联网）、室内/室外照明、智能街灯、无人机、安全应用以及机器人和无人机应用，等等。而雷达技术在医疗保健领域的应用则是其中近年来获得关注的一个衍生领域，随着雷达技术低成本化在这些应用中获得越来越多的认可。

追溯雷达技术在医疗上的应用，超声波当属最早的应用，而近年来基于雷达的创新应用再次层出不穷涌现。年初媒体曾报道过一家名叫Blumio公司使用雷达技术来实现对血压的革新式监测，该公司的产品将雷达技术设计到上臂佩戴的臂环中（这是通常测量血压的位置，因为它和心脏高度相同），产品中的利用两个雷达天线负责探测每两次心跳之间的脉冲压力波，再通过算法计算两个天线间距的速度推导出被监护人的血压。和以往的血压计不同，它不需要连接在笨重的机器上，而且能持续测量。

有意思的是，前不久ADI公司的产品应用工程师在前不久的国际微波技术展会现场介绍的一款产品也实现类似的身体信号监测功能，ADI正在开发的可监测人体心率和呼吸速率的方案。这款方案希望采用ADI新型24GHz雷达传感器来革新式实现体征信号的监测，并扩展其雷达战略。这款方案采用了其领先的雷达信号链技术，并基于ADI自家的Blackfin DSP处理器，确保了尺寸、功耗和成本。

ADI产品应用工程师在IMS2018现场演示支持雷达心率监测方案

展示资料显示，这一整套系统解决方案包括一条天线、一个24GH雷达、一个低速ADC和一个定点DSP均集成在一块电路板上，这块电路板可以直接用作生命体征监测系统。当人坐在这款产品前面，它会将极低功率的雷达信号传送到他的身体，然后通过读取信号从而可以获得这个人的心率和呼吸速率信息。

现场工程师将传输极低雷达功率的电路板对着演示模特的胸口，在演示平台系统电脑界面上，雷达射频芯片采集无线信号再转换为中频信号，还有一个低速ADC，对数据进行了数字化处理，DSP传感器和算法可以读取呼吸速率和心率数据，将数据通过USB传输到了电脑中从而读取人的实时心率。

按照ADI的目标应用建议，该类系统可以应用于驾驶员健康监测用于追踪驾驶员的心率信息并进行驾驶员状态分析，还可将它放在儿童座椅或婴儿车内用于监测婴儿的健康情况，也可以把这款设备放在一个房间测量房内人员的心率，等等创新应用。

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本文总结

基于硅的24GHz雷达技术正在实现新一代的非接触式智能传感器，并且越来越多地用于包括汽车、无人机、工业和消费电子等大众市场。这类雷达传感器可以提供有关物体存在、运动、角位置、速度以及与传感器几厘米到几百米的距离等实时信息，本文提及的创新应用只是雷达应用的冰山一角。